CC BY
72
29. Lysakov A. A. Innovacionnye sposoby snizheniya poter' kartofelya (Innovative ways to reduce losses of potatoes), Vestnik APK Stavropol'ya. 2015. No. 4 (20). pp. 40-45.
tеоrii nеlinеinоgо pоdоbiya (Number of devices for magnetic water treatment using non-linear theory of similarity) : dis. ... Kand. tehn. nauK, Stavropol'sKii gosudarstvennyi agrarnyi universitet. Stavropol, 2003. 184 p.
30. LysaKov A. A. Rаzrаbоtка ryadа аppаrаtоv mаgnitnоi оbrаbоtкi pоlivnоi vоdy s ispоl'zоvаniеm tеоrii nеlinеinоgо pоdоbiya (Number of devices for magnetic water treatment using non-linear theory of similarity) : avtoref. dis. ... Kand. tehn. NauK. Azovo-ChernomorsKaya gosudarstvennaya agroinzhenernaya aKademiya. Zernograd, 2004. 18 p.
32. LysaKov A. A. Rаzrаbоtка ryadа аppаrаtоv mаgnitnоi оbrаbоtкi pоlivnоi vоdy s ispоl'zоvаniеm tеоrii nеlinеinоgо pоdоbiya (Number of devices for magnetic water treatment using non-linear theory of similarity). Monografiya. Stavropol : Izdatel'stvo «Kursiv», 2012. 132 p.
31. LysaKov А. А. Яа2гаЬо(ка гуаёа аррагао mаgnitnоi оЬгаЬоМ pоlivnоi \ойу s ispоl'zоvаniеm
Дата поступления статьи в редакцию 15.08.2016
05.20.02
УДК 535.37:57.087
ВЛИЯНИЕ СКАРИФИКАЦИИ НА ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СЕМЯН ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ
© 2016
Беляков Михаил Владимирович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Оптико-электронные системы» Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ», Смоленск (Россия)
Аннотация. Введение. Статья посвящена исследованию влияния скарификации на спектральные характеристики и параметры люминесценции семян галеги восточной, являющейся ценнейшей кормовой культурой.
Материалы и методы. Для измерения спектральных люминесцентных характеристик семян использовали спектрофлуориметр «Флюорат-02-Панорама». Расчёты параметров люминесценции проводили в программе Panorama Pro, а параметры частотных спектров и широкополосности - в программе Microcal Origin. Проводили механическую скарификацию семян с контролем их всхожести.
Результаты. Измерены спектральные характеристики возбуждения и люминесценции семян при сильной и слабой скарификации, различных способах скарификации. Вычислены относительные потоки люминесценции скарифицированных и нескарифицированных семян в двух спектральных интервалах, их статистические параметры, параметры широкополосности при переходе к частотному спектру.
Обсуждение. Статистически было доказано увеличение максимального значения спектра возбуждения и люминесценции относительно спектров нескарифицированных семян. Все исследованные спектры возбуждения и фотолюминесценции семян галеги восточной имеют сверхширокополосный характер. Доказано, что способ скарификации не влияет на качественные характеристики люминесценции.
При скарификации различной интенсивности обнаружили, что всхожесть и поток люминесценции увеличивается с ростом степени скарификации. Также при увеличении степени скарификации начинают прослеживаться не только количественные, но и качественные изменения спектров.
Заключение. Проведенные опыты и полученные результаты дают право утверждать, что скарификация в значительной степени влияет как на количественные, так и на качественные характеристики и параметры возбуждения и люминесценции. В связи с этим открываются возможности точного и экспрессного определения степени скарификации с использованием люминесцентных методов, путем выявления зависимости всхожести от потока люминесценции. Полученные результаты будут иметь ценность при усовершенствовании или разработке новых, более точных скарификаторов.
Ключевые слова: всхожесть, оптическое излучение, параметры широкополосности, пик спектральной характеристики, поток фотолюминесценции, семена галеги восточной, скарификация, спектрофлуориметр, спектры возбуждения, спектры люминесценции, степень скарификации, частотный спектр.
THE INFLUENCE OF SCARIFICATION ON LUMINESCENTIONAL CHARACTERISTICS OF SEEDS GALEGA ORIENTALIS
© 2016
Belyakov Mikhail Vladimirovich, the candidate of technical science, the associate professor, The manager of the chair of the chair «Optoelectronic systems» The Branch of National Research University «Moscow Power Engineering Institute», Smolensk (Russia)
Abstract. Introduction. The article is devoted to the study of the influence of scarification on the spectral characteristics and parameters of luminescence of seeds galega orientalis, which is a valuable fodder culture.
Materials and methods. To measure the spectral luminescent characteristics of seeds used spectra fluorimeter «Fluorat-02-Panorama». Calculations of the parameters of luminescence were carried out in the programme Panorama Pro, and the parameters of the frequency spectra and bandwidth supports - the program Microcal Origin. It is conducted mechanical scarification of the seeds to control germination.
Results. It is shown the measured spectral characteristics of excitation and luminescence of the seeds with strong and weak scarification, different methods of scarification. The computed relative fluxes of luminescence scarification and not scarification seeds in two spectral intervals, their statistical parameters, bandwidth supports during the transition to the frequency spectrum.
Discussion. Statistically it has been proven increase the maximum value of the spectrum of excitation and luminescence spectra relative not scarification seeds. All the studied excitation spectra of photoluminescence and seeds galega orientalis have a wideband in nature. It is proved that method of scarification does not affect the qualitative characteristics of luminescence.
If different intensity scarification found that germination and flow of the luminescence increases with the degree of scarification. Also with increasing degree of scarification begin to be traced not only quantitative but also qualitative changes in the spectra.
Conclusion. The experiments and the obtained results allow claiming that the scarification has a significant impact both on quantitative and on the qualitative characteristics and parameters of excitation and luminescence. In this regard, opportunities accurate and rapid determination of the degree of scarification using fluorescent methods, by identifying the dependence of the germination of the flow of luminescence. The results obtained will be of value when improving or developing new, more accurate devices.
Key words: germination, optical radiation parameters of bandwidth supports peak spectral characteristics, the flow of the photoluminescence, seeds galega orientalis, scarification, spectrofluorimeter, excitation spectra, luminescence spectra, the degree of scarification, and the frequency spectrum.
Введение Хорошее сенокосное и пастбищное растение,
Укрепление кормовой базы является приори- дает 2 укоса за год, средний урожай сена 30-60 ц/га,
тетной задачей сельского хозяйства. Её решение максимальный - 128 ц/га, урожай семян - до
должно сводиться не только к обеспечению потреб- 5,2 ц/га. Весной быстро отрастает, используется в
ности животноводства в высококачественных кор- качестве ранней зеленой подкормки и как прекрас-
мах, но и к сохранению плодородия почвы и охране ное высокобелковое сырье для раннего силосова-
окружающей среды. ния, содержит протеина до 41,9 %, белка до 27,3 %,
Проблемой является то, что биологический жира до 2,3 %, клетчатки до 30,6 %. Содержание
потенциал животных используется всего на 30-40 % вредного для животных алкалоида галеги невелико:
из-за несбалансированности кормовых рационов. в семенах 0,12-0,17 %, в сене только следы.
Ощущается недостаток высокобелковых кормов, Уникальность козлятника еще и в том, что он
как для молочного, так и мясного скотоводства. Не- может расти на одном месте до 20 лет и не нуждает-
достаток белка в рационе животных требует посто- ся в азотных удобрениях, благодаря чему экономят-
янного изыскания способов увеличения его произ- ся средства на его возделывание, а корм не содер-
водства за счет растительных источников. Внедре- жит нитратов.
ние многолетних высокопродуктивных, богатых Козлятник представляет большую ценность
растительным белком культур, позволяет решить как ранний медонос и выделяет нектара с 1 га около
эту проблему. 50-100 кг. Поэтому он успешно применяется и в
Одной из таких культур семейства бобовых пчеловодстве [1, с. 7; 2, с. 14-16; 3, с. 15-20].
является галега восточная (козлятник восточный), Семена галеги относятся к типу с экзогенным
обладающая длительным продуктивным долголети- физическим покоем, обусловленным наличием
ем и комплексом ценных хозяйственных и эколого- твердой семенной оболочки. Твердосемянность у
биологических особенностей. галеги варьирует в пределах от 30 до 98 % и зависит
как от генотипа сорта, так и от условий формирования семян. Сухая погода, а также запаздывание с уборкой способствуют увеличению числа твердых семян. Поэтому в целях повышения всхожести (при хранении их в оптимальных условиях сохраняеются до 8 лет) семян необходимо проводить их скарификацию [4, с. 135-180; 5, с. 13-15; 6, с 201-205].
В производственных условиях применяется механическая скарификация семян с помощью машин-скарификаторов [7]. При этом совершенствование процессов и аппаратов скарификации невозможно без экспресс-контроля качества скарификации. Для разработки экспресс-контроля семян и результатов скарификации предлагается использование оптических люминесцентных методов, основанных на знании оптических спектральных свойств семян галеги. Характерными особенностями оптических методов являются высокая избирательность, чувствительность, точность и воспроизводимость измерений, а также возможность непрерывного не-разрушающего контроля, бесконтактность и экс-прессность анализа [8, с. 63-77, 117-129, 165-175]. Ранее была разработана методика [9, с. 83-85; 10, с. 65] и исследованы оптические спектральные свойства отражения семян [11, с. 39-42].
Материалы и методы
Исследование люминесценции семян проводили на основе аппаратно-программного комплекса, состоящего из многофункционального спектрофлу-ориметра «Флюорат-02-Панорама», компьютера с установленным программным обеспечением «Panorama Pro» и внешней камеры для исследуемых образцов.
Спектрофлуориметр «Флюорат-02-Панорама» - многофункциональный прибор, предназначенный для измерения массовой концентрации неорганических и органических примесей в различных средах, технических материалах, продуктах питания, биообъектах в соответствии с методикой выполнения измерений. Прибор может быть использован в качестве автоматического детектора при исследовании спектров возбуждения и регистрации люминесценции, изучении фотометрических характеристик, характеристик фосфоресценции различных объектов [12].
Спектрофлуориметр состоит из низковольтного источника питания, оптической схемы с источником и приёмниками излучения, высоковольтного источника питания фотоэлектронного умножителя, систем сканирования монохроматоров, электронного измерительного блока, микропроцессорного контроллера и пульта управления.
Источником излучения прибора служит ксе-ноновая лампа высокого давления, работающая в
режиме испускания коротких импульсов, частота повторения которых составляет 25 Гц и определяется параметрами микропроцессорного контроллера. Оптическая часть прибора обеспечивает прохождение световых потоков от источника света через монохроматоры к кювете с анализируемой пробой и далее на соответствующие фотоприёмники.
Наиболее полно реализовать измерительные возможности прибора и приборных комплексов на его основе можно только при использовании внешнего компьютера с установленным программным обеспечением «Panorama Pro». Математическая обработка результатов измерений осуществляется средствами поставляемого ПО или иными программными продуктами, для чего предусмотрен экспорт результатов измерения в форматы ASCII и MS Excel.
Измерение спектров возбуждения (поглощения) и люминесценции семян проводили по ранее разработанной методике [13, с. 135-148; 14, с. 18-26] в спектральных диапазонах типовых спектров семян [15, с. 521-525]. Проращивание и определение всхожести семян проводили согласно [16].
Результаты
Проводилось сравнение люминесценции нескарифицированных и скарифицированных семян галеги восточной. Опыт заключался в механической скарификации 400 семян галеги с помощью наждачной бумаги и последующего измерения спектральных характеристик возбуждения и люминесценции исходных и скарифицированных семян.
На рисунке 1 приведено сравнение усредненных спектров возбуждения и люминесценции двух видов четырехсот семян козлятника скарифицированного и нескарифицированного. Рабочий диапазон спектра возбуждения: 420-505 нм; главный максимум: 461 нм; побочный максимум: 485 нм. Диапазон спектра люминесценции: 480-630 нм. График спектра люминесценции достигает максимума в диапазоне от 527 до 535 нм.
Для математической обработки в «PanoramaPro» определили интегралы под кривыми люминесценции и возбуждения. При этом первый, под кривыми спектра люминесценции, имеет физический смысл потока люминесценции. Анализируя полученные результаты, заметили, что люминесценция может увеличиваться на 185 %, но в 7 % случаев она может падать до 42 %.
Интегралы под кривыми возбуждения определяли для двух участков спектра: 420-470 нм и 470-505 нм, чтобы определить соотношения между горбами. Для этого нашли среднее значение всех рассчитанных интегралов (табл. 1).
Рисунок 1 - Сравнение усредненных спектров возбуждения и люминесценции двух видов семян козлятника: 2, 4 - спектры возбуждения и люминесценции нескарифицированного козлятника; 1, 3 - спектры возбуждения и люминесценции скарифицированного козлятника
Таблица 1 - Усреднённые параметры спектров возбуждения и люминесценции нескарифицированных и скарифицированных семян галеги
Возбуждение Люминесценция
Семена 420-470 470-505 420-505 фл^ак^ Фср.,
Нср., о.е. ^З^акс °.е. Нср., о.е. ^э^акс о.е. Нср., о.е. о.е. о.е.
Нескарифицированные 307 9,3 238 8,4 545 9,2 872
Скарифицированные 503 13,0 325 11,0 828 12,8 1197
Кроме того, провели анализ спектров фотолюминесценции галеги восточной с помощью программного графического математического пакета Microcal Origin 7.0, с целью получения представления о показателе широкополосности спектра
[17, с. 17-19]. Для этого определили параметры усредненных спектров возбуждения и люминесценции двух видов четырехсот семян галеги (рис. 1) и занесли их в таблицу 2.
Таблица 2 - Статистические и частотные параметры возбуждения и люминесценции семян галеги
Возбуждение Люминесценция
Параметр нескарифици- скарифици- нескарифици- скарифици-
рованные рованные рованные рованные
Математическое ожидание Мх,, нм 466 464 548 546
Дисперсия о2 411 441 1 281 1 277
Статический момент 3-го порядка ц3 -1 189 -531 13 330 15 248
Статический момент 4-го порядка ц4 0,374^ 106 0,413^ 106 3,75 -106 3,79406
Асимметрия As -0,143 -0,057 0,291 0,334
Эксцесс Ех -0,786 -0,877 -0,714 -0,673
Энергия спектра Е, эВ 2,27 2,68 2,27 2,28
Эффективная ширина спектра А/, Гц 0,314 0,330 0,340 0,395
Частота максимума спектра/0, Гц 0,234 0,240 0,363 0,367
Частота центра тяжести/ц, Гц 0,219 0,235 0,323 0,332
Частота/¡, Гц, на уровне 0,5 0,043 0,050 0,132 0,147
Частота/2, Гц, на уровне 0,5 0,360 0,389 0,530 0,542
Показатель широкополосности ^ 1,432 1,407 1,231 1,190
Показатель широкополосности ц2 1,341 1,373 1,097 1,075
Показатель широкополосности ц3 1,354 1,417 1,099 1,074
Для исследования влияния различных способов скарификации на люминесцентные свойства провели опыт, в котором 50 семян скарифицировали наждачной бумагой и еще 50 - металлическими ножницами.
Первый способ заключался в скарификации семян наждачной бумагой, марки Р1000. При этом необходимо было контролировать, чтобы степень скарификации оставалась средней. Степень скарификации определялась визуально: длина образован-
ного отверстия составляла 0,5-1 мм, что составляет примерно 1/3 от всей длины семени.
Второй способ - скарификация метали-ческими ножницами. Важно отметить, что при этом способе скарификации отверстие находилось на кончике семени (т. е. отрезался небольшой кончик семени), а не в центре, как в предыдущем способе.
На рисунке 2 представлено сравнение усредненных спектров возбуждения и люминесценции
трех видов семян галеги восточной: нескарифици-рованных, скарифицированных ножницами и наждачной бумагой. Рабочий диапазон спектра возбуждения: 420-505 нм; главный максимум: 460 нм; побочный максимум: 484 нм. Диапазон спектра люминесценции: 480-630 нм. График спектра люминесценции достигает максимума в диапазоне от 527 до 535 нм.
420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 Рисунок 2 - Спектры возбуждения и люминесценции семян галеги: 3,6 - нескарифицированных; 2,5 - скарифицированных ножницами; 1,4 - скарифицированных наждачной бумагой
Усреднённые параметры спектров представлены в таблице 3.
Также были проведены опыты по исследованию влияния степени скарификации семян галеги на её люминесцентные характеристики. Первый опыт заключался в механической скарификации семян галеги восточной с помощью наждачной бумаги. При этом скарификация была разной интенсивности: 100 семян слабоскарифицированных, 100 - сильноскарифицированных.
Провели усреднение спектров возбуждения и люминесценции (рис. 3). Были получены и занесены в таблице 4 результаты всхожести (В, %) семян галеги. К тому же для математической обработки в «РапогатаРго» определили интегралы под кривыми возбуждения и люминесценции и нашли их среднее значение. Интегралы под кривыми возбуждения определяли для двух участков спектра: 380-475 нм и 475-505 нм, чтобы определить соотношения между максимумами.
Таблица 3 - Усреднённые параметры спектров возбуждения и люминесценции семян галеги при различных способах скарификации
Семена В, % Возбуждение Люминесценция
Нср., о. е. Фср., о. е.
Нескарифицированные 84 459 784
Скарифицированные наждачной бумагой 98 793 1240
Скарифицированные ножницами 100 539 917
380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 Рисунок 3 - Спектры возбуждения и люминесценции семян галеги: 3,6 - нескарифицированных; 2,5 - слабоскарифицированных; 1,4 - сильноскарифицированных
Таблица 4 - Параметры люминесценции семян галеги восточной различной всхожести
при сильной и слабой скарификации
Скарификация В, % Возбуждение Люминесценция
Нср., о. е. Фср., о. е.
380-475 475-505
Сильная 100 1 202 212 1 282
Слабая 97 680 292 1 194
Без скарификации 82 340 165 833
Второй опыт - измерение люминесцентных характеристик десяти единичных семян галеги при увеличении степени скарификации.
Опыт проводился с целью выявления наличия одинаковой модели поведения спектров семян галеги при увеличении степени скарификации. Скарификации подвергались десять семян, причем каждое из которых скарифицировали пять раз, и увеличи-
вали степень скарификации с каждым разом. Для измерений устанавливали рабочий диапазон спектра возбуждения: 420-505 нм; а спектра люминесценции: 480-630 нм. Для математической обработки в «РалогашаРго» определили интегралы под кривыми люминесценции и возбуждения, представленные в таблице 5.
Рисунок 4 - Спектры возбуждения и люминесценции семян галеги: 1, 2 - нескарифицированных; скарифицированных: 3, 4 - один раз; 5, 6 - два раза; 7, 8 - три раза; 9, 10 - четыре раза; 11, 12 - пять раз
Таблица 5 - Параметры люминесценции семян галеги восточной различной степени скарификации
Скарификация Возбуждение Люминесценция
Нср., о.е. Фср., о. е.
380-475 475-505
Без скарификации 395 192 894
Первая 609 278 1 244
Вторая 719 298 1 353
Третья 703 251 1 269
Четвертая 810 216 1 145
Пятая 774 193 1 054
Обсуждение Из графика (рис. 1) видно, что за счет скарификации семян максимальное значение пэ двумо-дального спектра возбуждения увеличилось относительно спектра возбуждения нескарифицированных семян на 28 %, положение максимумов не изменилось, однако соотношение их интенсивности поменялось: у нескарифицированного первый максимум имеет интенсивность на 0,9 о. е. большую, чем второй максимум, а у скарифицированного - на 2 о. е. Изменение интенсивности спектра люминес-
ценции аналогично изменению спектра возбуждения: интенсивность увеличилась на 28 %.
Из таблицы 1 видно, что для спектров неска-рифицированных семян среднее значение интеграла в диапазоне 420-470 нм больше, чем среднее значение интеграла в диапазоне 470-505 нм в 1,29 раз, а для спектров скарифицированных семян - в 1,54 раза. Скарификация увеличила данное соотношение на 20 % [18, с. 264-266].
Анализируя полученные данные из таблицы 2, можно заметить, что на такие параметры, как математическое ожидание, дисперсия, статический
момент 3 и 4 порядка, энергия спектра, эффективная ширина спектра, частота максимума спектра и центра тяжести, частота на уровне 0,5, скарификация практически никакого влияния не оказывает. Кроме того, видно, что ассиметрия для возбуждения имеет отрицательные значения, а для люминесценции -положительные. В то же время энергия спектра положительна как для возбуждения, так и для люминесценции.
Максимальное значение Пэ двумодального спектра возбуждения (рис. 2) увеличилось относительно спектра возбуждения нескарифицированных семян: для скарифицированных ножницами на 13 %, а для скарифицированных наждачной бумагой на 38 %. Положение максимумов осталось неизменным, но поменялось соотношение их интенсивности. Первый максимум у нескарифицированных семян имеет интенсивность на 0,9 о. е. большую, чем второй максимум, у семян скарифицированных ножницами - на 1,1 о. е., а у скарифицированных наждачной бумагой - на 1,7 о. е. Изменение интенсивности спектра люминесценции аналогично изменению спектра возбуждения: интенсивность увеличилась на 13 и 38 % соответственно.
Кроме того, на рисунке 2 представлены результаты всхожести, из которых можно сделать вывод, что скарификация увеличивает всхожесть в среднем на 15 %. Если сравнивать всхожести семян, скарифицированных ножницами (проросли все 50 семян) и наждачной бумагой (не проросло только одно семя), и учесть вероятность попадания испортившихся со временем семян, то в общей сложности можно говорить о том, что эти два способа скарификации в равной степени увеличивают всхожесть. Учитывая результаты всхожести, видим, что все три графика возбуждения и три графика люминесценции качественно не меняются, а меняются только лишь количественно, следовательно, можно использовать любой из вышеописанных способов скарификации для получения одинаково высоких результатов всхожести.
Рабочий диапазон спектра возбуждения (рис. 3): 380-505 нм; главный максимум у нескари-фицироанных и слабоскарифицированных семян: 461 нм, а у сильноскарифицированных таких главных максимумов два: 450 и 460 нм; побочный максимум у всех трех: 485 нм. Также у сильноскарифи-цированных семян наблюдается дополнительный побочный максимум на длине волны 425 нм. Диапазон спектра люминесценции: 480-630 нм. График спектра люминесценции достигает максимума в диапазоне от 527 нм до 535 нм. Причем для силь-носкарифицированных семян этот диапазон смещен влево: 520-530 нм.
Кроме того, из графика видно, что за счет скарификации максимальное значение п двумо-
дального спектра возбуждения увеличилось относительно спектра возбуждения нескарифицированных семян: для слабоскарифицированных на 32 %, а для сильноскарифицированных на 34 %. Положение максимумов у нескарифицированных и слабоскари-фицированных семян не изменилось, однако соотношение их интенсивности поменялось: у нескари-фицированных первый максимум имеет интенсивность на 0,9 о. е. большую, чем второй максимум, а у слабоскарифицированных - на 2 о. е. Если принять два главных максимума у сильноскарифициро-ванных семян за один, то соотношение их максимумов интенсивности различается на 3,1 о. е. Изменение интенсивности спектра люминесценции аналогично изменению спектра возбуждения: интенсивность увеличилась на 32 и 34 % соответственно [19, с. 59-62].
Далее опишем каждую скарификацию по отдельности, используя рисунок 4 и данные из таблицы 5.
Первая скарификация. Качественных изменений не наблюдается, присутствуют количественные изменения: максимальное значение пэ спектра возбуждения, а также спектра люминесценции увеличилось на 30 % относительно спектра нескарифици-рованных семян. Спектр возбуждения: положение максимумов осталось неизменным (главный максимум - 460 нм; побочный максимум - 484 нм); изменилось соотношение их интенсивности (интенсивность первого максимума у нескарифицированных семян на 0,9 о. е. больше, чем второго, а у скарифицированных - на 1,2 о. е.). Спектр люминесценции: достигает максимума в диапазоне от 528 до 536 нм. Среднее значение потока люминесценции на 350 о. е. больше, чем у нескарифицированных семян, и составило 1 244 о. е.
Вторая скарификация. Аналогично первой скарификации качественных изменений не наблюдается. Количественные изменения: максимальное значение пэ спектра возбуждения, а также спектра люминесценции увеличилось на 36 % относительно спектра нескарифицированных семян. Спектр возбуждения: положение максимумов осталось неизменным (главный максимум - 460 нм; побочный максимум - 484 нм); соотношение их интенсивности изменилось (интенсивность первого максимума у скарифицированных дважды семян на 1,9 о. е. больше, чем второго, в сравнении с таким же изменением интенсивности нескарифицированных семян - 0,9 о. е.). Спектр люминесценции: максимум в том же диапазоне, что и при первой скарификации. Среднее значение потока люминесценции увеличилось по сравнению с предыдущей скарификацией, она равно 1 353 о. е.
Третья скарификация. Присутствуют качественные и количественные изменения. Максималь-
ное значение пэспектра возбуждения, а также спектра люминесценции увеличилось на 28 % относительно спектра нескарифицированных семян, а относительно спектра семян, скарифицированных дважды, уменьшилось на 13 %. Спектр возбуждения: увеличилась доля спектра в коротковолновой области возбуждения; положение максимумов осталось неизменным (главный максимум - 460 нм; побочный максимум - 484 нм), однако стало наиболее выражено проявляться два дополнительных побочных максимума на длине волны 451 и в диапазоне 425-432 нм; изменилось соотношение интенсивности главного и побочного максимумов (интенсивность первого на 2,1 о. е. больше, чем второго). Спектр люминесценции: область максимума смещается в более коротковолновую область - от 526 до 534 нм. Значение потока люминесценции уменьшилось и составило 1 269 о. е.
Четвертая скарификация. Также присутствуют качественные и количественные изменения. Максимальное значение п спектра возбуждения и спектра люминесценции увеличилось на 17,6 % относительно спектра нескарифицированных семян, но уменьшилось на 15 % относительно спектра семян, скарифицированных трижды. Спектр возбуждения: увеличилась доля спектра в коротковолновой области возбуждения; наличие двух главных максимумов на длине волны 450 и 460 нм, побочный максимум такой же - 484 нм; дополнительный побочный максимум в диапазоне 425-432 нм; соотношение интенсивности главного (принимаем два за один) и побочного максимумов не изменилось (2,1 о. е.). Спектр люминесценции: область максимума еще больше смещается в коротковолновую область - от 523 до 530 нм. Поток люминесценции уменьшается (равен 1 145 о. е.).
Пятая скарификация. Снова присутствуют и качественные, и количественные изменения. Спектр возбуждения: максимальное значение п увеличилось на 16,9 % относительно спектра нескарифи-цированных семян, относительно спектра семян, скарифицированных четырежды, практически не изменилось, лишь немного уменьшилось (на 0,8 %). Главный пик в диапазоне 445-451 нм становится преобладающим над бывшим главным пиком (460 нм) и смещается в более коротковолновую область. Побочный максимум такой же - 484 нм; дополнительный побочный максимум в диапазоне 425-432 нм. Соотношение интенсивности главного и побочного максимумов 3,7 о. е. и выражено ярче, чем у предыдущих спектров. Спектр люминесценции: область максимума еще больше смещается в коротковолновую область - от 520 до 527 нм; максимальное значение пэ увеличилось на 14 % относительно спектра нескарифицированных семян и уменьшилось на 6 % относительно спектра семян,
скарифицированных четырежды. Значение потока люминесценции составило 1 054 о. е., т. е. продолжает уменьшаться.
Анализируя результаты расчёта интегралов, заметили, что люминесценция может увеличиваться: для семян, скарифицированных 1 раз на 87 %, 2 раза - на 109 %, 3 раза - на 120 %, 4 раза -на 148 %, 5 раз - на 25 %; и падать: для семян, скарифицированных 1 раз до -12 %, 2 раза - до -2 %, 3 раза - до -17 %, 4 раза - до -25 %, 5 раз - до -70 %.
Интегралы под кривыми возбуждения определяли для двух участков спектра: 420-470 нм и 470-505 нм, чтобы определить соотношения между максимумами. Для этого нашли среднее значение всех рассчитанных интегралов (табл. 5).
Для спектров нескарифицированных семян среднее значение интеграла в диапазоне 380-475 нм больше, чем среднее значение интеграла в диапазоне 475-505 нм для семян, скарифицированных: один раз в 2,01 раза, дважды - в 2,19 раз, трижды -в 2,41 раз, 4 раза - в 3,75 раз, 5 раз - в 4,01 раза.
Заключение
Проведенные опыты и полученные результаты дают право утверждать, что скарификация в значительной степени влияет как на количественные, так и на качественные характеристики и параметры возбуждения и люминесценции семян галеги. В связи с этим открываются возможности точного и экспрессного определения степени скарификации с использованием люминесцентных методов, путем выявления зависимости всхожести от потока люминесценции. Такие анализаторы люминесценции могут быть построены на основе узкоспектральных источников излучения, работающих в области чувствительности семян [20, с. 277-281; 21, с. 27-30]. Полученные результаты будут иметь ценность при усовершенствовании или разработке новых, более точных скарификаторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кудрявцева Т. Г. Эколого-биологические и биогеоценотические особенности галеги (козлятника) восточной (Galega orientalis L.) в связи с ее интродукцией в Иркутской области : автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. биол. наук: 03.00.16: Биологические науки. Иркут. гос. ун-т. Иркутск, 2000. 202 с.
2. Сагирова Р. А. Теоретические и практические аспекты решения проблемы растительного белка в Восточной Сибири в связи с интродукцией галеги восточной (Galega orientalis Lam.) : автореферат дис. ... д-ра с.-х. наук : специальность 06.01.09; [РГАУ - МСХА им. К. А. Тимирязева]. Москва : [РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева], 2006. 41 с.
3. Ярошевич М. И., Кухарева Л. В., Борей-ша М. С. Галега восточная - перспективная кормовая культура. Минск. : Наука: техника, 1991. 69 с.
4. Бушуева В. И., Таранухо Г. И. Галега восточная. Минск : Экоперспектива, 2008. 204 с.
5. Бушуева В. И. Галега восточная (биология, селекция, семеноводство и технология возделывания культуры). Горки, 2004. 28 с.
6. Коледа К. В. и др. Растениеводство: учебное пособие для студентов учреждений, обеспечивающих получение высшего образования по специальности «Агрономия». Под ред. К. В. Коледы, А. А. Дудуна. Минск : ИВЦ Минфина, 2008. 480 с.
7. Возделывание кормовых культур. Галега восточная. Подготовка семян к севу, посев [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://agro-belarus.ru/content/podgotovka-semyan-posev-galegi-vostochnoy (Дата обращения: 25.07.2016).
8. Башилов А. М. Электронно-оптическое зрение в аграрном производстве. М. : ГНУ ВИЭСХ, 2005. 326 с.
9. Гомонов, А. А., Беляков М. В. Оптические спектральные свойства семян // Наука - сельскохозяйственному производству и образованию. Сборник материалов международной научно-практической конференции. Т. 2 Агрономия. Ч. 1. ФГОУ ВПО «ССХИ». Смоленск, 2004. С. 83-85.
10. Беляков М. В. Оптические спектральные свойства семян растений // Материалы докладов и сообщений XI Российской конференции по тепло-физический свойствам веществ. Т. 2. С-Петербург, 2005, С. 65
11. Belyakov M. V. The spectral characteristics of oilseed, fodder and vegetable plants seeds reflection // X International scientific and practical conference «International scientific review of the problems and prospects of modern science and education». Boston, USA, 2016. p. 39-42.
12. Технические характеристики спектрофлу-ориметра Флюорат-02-Панорама. Сайт компании «Люмэкс» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http: //www .lumex.ru/catalog/flyuorat-02-panorama. php#specification (Дата обращения: 28.07.2016).
13. Башилов А. М., Беляков М. В. Спектральные характеристики люминесценции и отражения семян агрокультур. Монография. М. : ФБГНУ ВИЭСХ, 2015.272 с.
14. Беляков М. В. Методика исследования люминесцентных свойств семян растений на спек-трофлуориметре «Флюорат-02-Панорама» // Научная жизнь, 2016 № 3, С. 18-26.
15. Беляков М. В. Типовые спектральные характеристики люминесценции семян растений // Естественные и технические науки, 2015, № 11, С. 521-525.
16. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. Введ. 01.07.86. М. : Издательство стандартов, 2004. 29 с.
17. Зиенко С. И., Беляков М. В., Малыш-кин В. В. Свойства сверхширокополосности спектров фотолюминесценции семян растений // Научное обозрение, 2016. № 8, С. 1-19.
18. Беляков М. В., Харитонова Д. А., Кондра-шова М. Е. Люминесцентные характеристики семян галеги восточной при скарификации // «Энергетика, ин форматика, инновации - 2015» (электроэнергетика и электротехника, теплоэнергетика и энергосбережение, математическое моделирование и совер-ше нствование технических систем и технологических процессов, микроэлектроника и оптотехника). Сборник трудов V Международной научно-технической конференции. В 2 т. Т. 1. Филиал ФГБОУ ВО «Национального исследовательского университета «МЭИ» в г. Смоленске, 2015. С. 264-266.
19. Belyakov M. V., Kharitonova D. A. Research of galega orientalis seeds with luminescent methods during scarification // Materials of the XII International scientific and practical conference, «Science without borders», 2016. Vol. 16. Biological sciences. Sheffield. Science and education LTD. P. 59-62.
20. Гавриленков В. А., Чулакова В. Г. Синтез оптической системы модели анализатора фотолюминесценции // Тезисы докладов V Международной научно-технической конференции «Энергетика, информатика, инновации - 2015». Смоленск : Универсум, 2015, Т. 1, С. 277-281.
21. Gavrilenkov V., Belyakov M., Chulakova V. The synthesis of the optical system, the model analyzer photoluminescence. // XIII International scientific and practical conference «International scientific review of the problems and prospects of modern science and education». Chicago, USA. International scientific review. 2016. № 5 (15), P. 27-30.
REFERENCES
1. Kudrjavceva T. G. Jekologo-biologicheskie i biogeocenoticheskie osobennosti galegi (kozljatnika) vostochnoj (Galega orientalis L.) v svjazi s ee introduk-ciej v Irkutskoj oblasti (Ecological-biological and bio-geocenosis features of galegov (vetch) East (Galega orientalis L.) in connection with its introduction in the Irkutsk region) : avtoref. dis. na soisk. uchen. step. kand. biol. nauk : 03.00.16: Biologicheskie nauki. Irkut. gos. un-t, Irkutsk, 2000. 202 p.
2. Sagirova R. A. Teoreticheskie i prakticheskie aspekty reshenija problemy rastitel'nogo belka v Vostochnoj Sibiri v svjazi s introdukciej galegi vostochnoj (GalegaorientalisLam.) (Theoretical and practical asp ects of solving the problem of vegetable protein in the Eastern Siberia in connection with the introduction of galegov East (Galega orientalis Lam.)) : avtoreferat dis.
... d-ra s.-h. nauk : special'nost' 06.01.09. Ros. gos. ag-rar. un-t - MSHA im. K. A. Timirjazeva. Moskva : [RGAU-MSHA im. K. A. Timirjazeva], 2006. 41 p.
3. Jaroshevich M. I., Kuhareva L. V. Galega vostochnaja - perspektivnaja kormovaja kul'tura (Eastern Galega is a promising forage crops). Minsk : Na-vuka: tehnika, 1991, 69 p.
4. Bushueva V. I., Taranuho G. I. Galega vostochnaja (Eastern Galega). Minsk : Jekoperspektiva, 2008, 204 p.
5. Bushueva V. I. Galega vostochnaja (biologija, selekcija, semenovodstvo i tehnologija vozdelyvanija kul'tury) (Eastern Galega (biology, selection, seed production and technology of cultivation of culture)). Gorki, 2004, 28 p.
6. Koleda K. V. i dr. Rastenievodstvo (Crop) : uchebnoe posobie dlja studentov uchrezhdenij, obespechivajushhih poluchenie vysshego obrazovanija po special'nosti «Agronomija». Pod red. K. V. Koledy, A. A. Duduna. Minsk : IVC Minima, 2008, 480 pp.
7. Vozdelyvanie kormovyh kul'tur. Galega vostochnaja. Podgotovka semjan k sevu, posev [Jelekt-ronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://agrobelarus.ru/ content/podgotovka-semyan-posev-galegi-vostochnoy (Data obrashhenija: 25.07.2016).
8. Bashilov A. M. Jelektronno-opticheskoe zrenie v agrarnom proizvodstve (Electro-optical sight in the agricultural production). M. : GNU VIESH, 2005, 326 pp.
9. Gomonov A. A., Beljakov M. V. Opticheskie spektral'nye svojstva semjan (Optical spectral properties of seeds), Nauka - sel'skohozjajstvennomu proizvodstvu i obrazovaniju. Sbornik materialov mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. T. 2 Agronomija. T. 1. FGOU VPO «SSHI». Smolensk, 2004, pp. 83-85.
10. Beljakov M. V. Opticheskie spektral'nye svojstva semjan rastenij (Optical spectral properties of plant seeds), Materialy dokladov i soobshhenij XI Ros-sijskoj konferencii po teplofizicheskij svojstvam vesh-hestv. T. 2. S-Peterburg, 2005, pp. 65.
11. Belyakov M. V. The spectral characteristics of oilseed, fodder and vegetable plants seeds reflection // X International scientific and practical conference «International scientific review of the problems and prospects of modern science and education». Boston, USA, 2016. pp. 39-42.
12. Tehnicheskie harakteristiki spektrofluorimet-ra Fljuorat-02-Panorama. Sajt kompanii «Ljumjeks» [Jelektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http : //www .lumex.ru/catalog/flyuorat-02-panorama. php#specification Data obrashhenija: 28.07.2016.
13. Bashilov A. M., Beljakov M. V. Spektral'nye harakteristiki ljuminescencii i otrazhenija semjan agrokul'tur (Spectral characteristics of luminescence and reflections of seeds of agricultural crops). Mono-grafija. M. : FBGNU VIESH, 2015. 272 pp.
14. Beljakov M. V. Metodika issledovanija lju-minescentnyh svojstv semjan rastenij na spektrofluo-rimetre «Fljuorat-02-Panorama» (Methods of research of luminescent properties of plant seeds on the spectro-fluorimeter «Fluorat-02-Panorama»), Nauchnaja zhizn', 2016, No. 3, pp. 18-26.
15. Beljakov M. V. Tipovye spektral'nye harakteristiki ljuminescencii semjan rastenij (Typical spectral characteristics of luminescence of plant seeds), Estestvennye i tehnicheskie nauki, 2015, No. 11, pp. 521-525.
16. GOST 12038-84. Semena sel'skohozjajstven-nyh kul'tur. Metody opredelenija vshozhesti (Seeds of agricultural crops. Methods for determination of germination). Vved. 01.07.86. M. : Izdatel'stvo standartov, 2004.29 p.
17. Zienko S. I., Beljakov M. V., Malysh-kin V. V. Svojstva sverhshirokopolosnosti spektrov foto ljuminescencii semjan rastenij (Properties in excess bandwidth supports the photoluminescence of seed plants), Nauchnoe obozrenie, 2016, No. 8, pp. 1-19.
18. Beljakov M. V., Haritonova D. A., Kon-drashova M. E. Ljuminescentnye harakteristiki semjan galegi vostochnoj pri skarifikacii (Fluorescent characteristics of seed galegov East scarification), «Jenergeti-ka, informatika, innovacii - 2015» (jelektrojenergetika i jelektrotehnika, teplojenergetika i jenergosberezhenie, matematicheskoe modelirovanie i sovershenstvovanie tehnicheskih sistem i tehnologicheskih processov, mikrojelektronika i optotehnika). Sbornik trudov V Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii. V 2 t. T. 1. Filial FGBOU VO «Nacion-al'nogo issledovatel'skogo universiteta «MPEI» v g. Smolenske, 2015, pp. 264-266.
19. Belyakov M. V., Kharitonova D. A. Research of galega orientalis seeds with luminescent methods during scarification // Materials of the XII International scientific and practical conference, «Science without borders», 2016. Vol. 16. Biological sciences. Shef-field.Science and education LTD. P. 59-62.
20. Gavrilenkov V. A., Chulakova V. G. Sintez opticheskoj sistemy modeli analizatora fotoljumines-cencii (Synthesis optical system model analyzer photoluminescence), Tezisy dokladov V Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Jenergetika, informatika, innovacii - 2015». Smolensk : Universum, 2015, T.1, pp. 277-281.
21. Gavrilenkov V., Belyakov M., Chulako-va V. The synthesis of the optical system, the model analyzer photoluminescence // XIII International scientific and practical conference «International scientific review of the problems and prospects of modern science and education». Chicago, USA. International scientific review. 2016. No. 5 (15), P. 27-30.
Дата поступления статьи в редакцию 06.09.2016
